Pull to refresh

Китайская обсерватория впервые обнаружила певатроны в нашей Галактике

Reading time 3 min
Views 19K

Китайская обсерватория LHAASO зарегистрировала 530 фотонов с энергией между 0,1 и 1,4 петаэлектронвольта от 12 источников в пределах Млечного пути. Это подтверждает существование галактических певатронов — космических ускорителей в нашей Галактике, которые разгоняют частицы до энергий порядка петаэлектронвольта и опровергают традиционное понимание Млечного Пути.

XINHUA / ALAMY LIVE NEWS
XINHUA / ALAMY LIVE NEWS

Космические ускорители были обнаружены с использованием детекторной матрицы, которая была достроена в конце 2019 года и проработала 11 месяцев в 2020 году.

Фотоны с энергией, превышающей 1 ПэВ, были обнаружены в очень активной области звездообразования в созвездии Лебедя. LHAASO также выявила 12 стабильных источников гамма-излучения с энергией примерно до 1 ПэВ и значениями фотонных сигналов, на семь стандартных отклонений больше, чем окружающий фон. Эти источники расположены в нашей галактике в местах, которые можно измерить с точностью выше 0,3°. Это самые яркие источники гамма-излучения Млечного Пути в поле зрения LHAASO. Одним из певатронов оказалась Крабовидная туманность.

Положение источников на небе
Положение источников на небе

Таким образом, это исследование показывает, что наша Галактика имеет ускорители мощнее LHC, который работает в ЦЕРНе с пределом в 0,01 ПэВ. До сих пор это значение считалось прогнозируемым пределом, что приводило к естественному обрезанию спектра гамма-лучей выше этого значения. Но наблюдение LHAASO позволило увеличить этот «предел», поскольку спектры большинства источников не усечены.

Эти открытия показывают, что небесные объекты с нетепловым излучением, такие как молодые массивные звездные скопления, остатки сверхновых, туманности пульсарного ветра и т. д. в созвездиии Лебедя и Крабовидной туманности являются лучшими кандидатами для обнаружения космических лучей сверхвысокой энергии в Млечном пути.

С помощью гамма-астрономии может быть разгадана вековая загадка происхождения космических лучей. LHAASO позволит ученым исследовать экстремальные астрофизические явления и соответствующие им процессы, а также основные законы физики в экстремальных условиях.

Физики уже больше ста лет исследуют частицы высоких энергий, источниками которых являются внеземные объекты (вплоть до 1021 электронвольт — в 100 млн раз больше, чем энергия частиц в кольце Большого адронного коллайдера). Однако до сих пор было неясно, какие именно космические объекты могут приводить к такому ускорению. Космические лучи с энергией порядка петаэлектронвольта имеют излом кривой спектра, который связывают с различной природой космических лучей с меньшими и большими значениями энергии. Гипотетические источники таких частиц и называют певатронами. Их определение усложнено тем, что они успевают отклониться от начальной траектории своего движения из-за сильных магнитных полей в космическом пространстве.

Физики наблюдают высокоэнергетические фотоны, которые должны рождаться при взаимодействии ускоренных протонов и других заряженных частиц с космической средой. Эти гамма-кванты не отклоняются магнитным полем.

Сама LHAASO расположена на высоте 4410 метров в китайской провинции. Площадь обсерватории достигает 1 квадратного километра, на котором расположены 5195 сцинтилляционных счетчиков и 1188 мюонных детекторов, а в центре — 3 водных черенковских детектора c общей площадью в 78 000 квадратных метров и 18 черенковских детекторов с широким полем зрения.

Схема обсерватории LHAASO. Розовым обозначены сцинтилляционные счетчики, синим — мюонные детекторы, голубым — водные черенковские детекторы, а черным — черенковские детекторы с широким полем зрения
Схема обсерватории LHAASO. Розовым обозначены сцинтилляционные счетчики, синим — мюонные детекторы, голубым — водные черенковские детекторы, а черным — черенковские детекторы с широким полем зрения

В дальнейшем пороговый поток излучения для регистрации источника гамма-квантов сверхвысоких энергий будет уменьшен как минимум на порядок.

Одним из наиболее известных и мощных инструментов изучения источников гамма-излучения является космический телескоп Ферми. Это обсерватория на низкой земной орбите, предназначенная для наблюдения больших областей космоса в диапазоне гамма-излучения. В 2016 году НАСА публиковало данные наблюдений Ферми за шесть лет в одном видео.

Tags:
Hubs:
+22
Comments 16
Comments Comments 16

Other news